EVALUASI TEBAL LAPIS PERKERASAN LENTUR MANUAL DESAIN PERKERASAN JALAN NO.22.2/KPTS/Db/2012 DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM KENPAVE TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : IRVAN LEONARDO SIMANJUNTAK 09 0424 052 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
ABSTRAK Jalan merupakan salah satu infrastruktur yang penting dalam mendukung mobilitas kegiataan masyarakat. Berdasrkan jenis perkerasannya jalan dapat dibadi 3 yaitu perkerasan lentur, perkerasan kaku, dan perkerasan komposit. Untuk menghitung tebal lapis perkerasan jalan tersebut dilakukan beberapa metode, diantaranya yaitu metode empiris dan metode mekanistik. Metode empiris pada penelitian ini yang digunakan adalah metode Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012, sedangkan untuk metode mekanistiknya dilakukan dengan Program Kenpave. Pada metode Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2102 dilakukan variasi nilai CESAL yaitu rendah, sedang dan tinggi, variasi nilai CBR yaitu 2%, 4%, 6 % dan 10 %, dan perrbedaan bahan lapis perkerasan yaitu Tipe A dimana lapis pondasi atas berbahan base A, perkerasan Tipe B diman lapis pondasi atas berbahan Cement Treated Base. Kedua jenis tebal perkerasan ini dengan variasi tersebut akan di evaluasi dengan menggunakan program Kenpave, dengan program Kenpave akan dihitung regangan tarik horisontal di bawah laipis permukaan dan regangan tekan di bawah lapisan pondasi atas, sehinngga didapat analisa kerusakan struktur perkerasan fatigue dan rutting. Dari hasil evaluasi menggunakan program Kenpave, didapat hasil untuk tebal perkerasan tipe A tebal perkerasan yang direncanakan menghasilkan jumlah repetisi beban yang lebih kecil dari jumlah repetisi beban yang direncanakan. Hal ini dapat diartikan bahwa tebal perkerasan tipe A tidak mampu menahan beban atau jumlah repetisi beban yang direncanakan. Dan untuk tebal perkerasan tipe B menghasilkan jumlah repetisi beban yang jauh lebih besar dari jumlah repetisi beban yang direncanakan. Hal ini dapat diartikan bahwa tebal perkerasan tipe B mampu menahan beban atau jumlah repetisi beban yang direncanakan, namun dikarenakan perbedaan yang sangat jauh antara jumlah repetisi dengan jumlah repetisi yang direncanakan, perlu direncanakan ulang untuk mendapatkan tebal perkerasan yang optimum. Dapat dilihat juga bahwa bahwa perkerasan dengan nilai CBR yang besar cenderung menghasilkan jumlah repetisi beban yang kecil begitu juga untuk sebaliknya. Maka dapat disimpulkan bahwa keadaaan tanah dasar dan pemilihan bahan lapis permukaan mempengaruhi jumlah repetisi beban yang dihasilkan oleh tebal perkerasan. Kata Kunci: Jalan, Perkerasan Lentur, Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012, Program kenpave i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul Evaluasi Tebal Lapis Perkerasan Lentur Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012 Dengan Menggunakan Program Kenpave. Pada kesempatan ini penulis dengan kerendahan hati dan tulus menyampaikan rasa hormat dan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada bapak Ir. Zulkarnain A. Muis M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. Rasa hormat dan terimakasih juga penulis tujukan kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, MT, dan Bapak Ir. Joni Harianto selaku Dosen Pembanding, yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. ii
4. Orang tua tercinta D.Simanjuntak dan R. br Sihotang yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat,dan kesabaran sehingga saya dapat menyesaikan Tugas Akhir saya ini 5. Saudara- saudara saya Rini Simanjuntak, Lusiana Simanjuntak dan Deddy Simanjuntak, yang selalu memberikan semangat dan dukungan 6. Kepada teman-teman angkatan 2009 ekstensi Sipil USU, terutama untuk Lukito dan Opin yang menjadi teman seperjuangan baik di dalam maupun di luar kampus (cepat nyusul jadi ST nya bro), dan Chandra Marpaung dan Dui(cui) Sidabutar ( saya akhirnya bergabung dalam komunitas ST kalian) dan abangda Arif Panjaitan ( thanks atas motivasinya bang), dan kepada teman-teman lain yg tidak saya sebutkan satu persatu 7. Penyemangat dan pengingat saya dalam pengerjaan Tugas Akhir Sry Muliana Ginting ( my mboo) 8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.. 10. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh iii
karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, April 2014 Penulis Irvan Leonardo Simanjuntak 09 0424 052 iv
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR NOTASI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR GRAFIK... xiv Bab I PENDAHULUAN I.1. Umum... 1 I.2. Latar Belakang... 2 I.3. Perumusan Masalah Penelitian... 3 I.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 4 I.5. Batasan Masalah... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 5 Bab II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Umum... 7 II.2. Konstruksi Perkerasan Lentur... 9 II.2.1. Lapisan Perkerasan Lentur... 9 II.3. Perkembangan Metode Desain Struktur Perkerasan Lentur... 15 II.4. Teori Sistem Lapis Banyak... 18 II.5. Pemodelan Lapisan Perkerasan... 21 v
II.6. Analisa Kerusakan Perkerasan... 27 II.6.1. Retak Lelah/Fatigue... 27 II.6.2. Retak Alur/rutting... 29 II.7. Program Kenpave dan Metode Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012... 31 II.7.1. Program Kenpave... 31 II.7.2. Tampilan Utama Program Kenpave... 31 II.7.2.1. Menu- Menu Utama Program kenpave... 32 II.7.3. Program Kenlayer... 34 II.7.3.1. Menu-Menu pada Layerinp Program Kenpave... 34 II.7.4. Data Masukan (Input Program Kenpave)... 40 II.7.5 Data Keluaran (Output Program)... 41 II.7.6 Tahapan Evaluasi Menggunakan Program Kenpave... 41 II.8. Metode Manual Desain Perkerasan Jalan No22.2/KPTS/Db/2012... 42 II.8.1. Faktor Pertumbuhan Lalulintas... 43 II.8.2. Faktor Distribusi Lajur dan Kapasitas Lajur... 43 II.8.3. Perkiraan Faktor Ekivalen (Vehicle Damage Factor)... 44 II.8.4. Beban Sumbu Standar... 44 II.8.5. Beban Sumbu Standar Kumulatif... 45 II.8.6. Traffic Multiplier Lapisan Aspal... 45 II.8.7. Modulus Bahan... 46 II.8.8. Drainase Bawah Permukaan... 47 vi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1. Tahapan Penelitian... 49 III.2. Metodologi Penelitian... 50 III.3. Data Dan Asumsi Perkerasan Lentur... 51 III.3.1. Data Perkerasan Lentur... 51 III.3.2. Asumsi Perkerasan Lentur... 51 Bab IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012... 53 IV.1.1. IV.1.2. Perhitungan Perencanaan Empat Lapis (Lapis Pondasi Atas Granular Base A)... 53 Perhitungan Perencanaan Empat Lapis (Lapis Pondasi Atas Bahan Bersemen atau CTB)... 56 IV.2. Evaluasi Tebal Perencanaan Manual Desain Perkerasan Jalan No.22.2/KPTS/Db/2012 dengan Mengunakan Progran Kenpave..59 IV.2.1. IV.2.2. Evaluasi Tebal Perkerasan Tipe A (Lapis Pondasi Atas Granular Base A)... 60 Evaluasi Tebal Perkerasan Tibe B (lapis Pondasi atas Cement Treated Base)... 68 IV.3. Pembahasan Hasil Perhitungan Tebal Perkerasan... 71 IV.4. Analisis Hasil Perhitungan... 75 vii
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan... 83 V.2. Saran... 84 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii
DAFTAR NOTASI a = Koefisien kekuatan relatif CBR = California Bearing Ratio (%) Ŵ 18 = Akumulasi beban sumbu standar kumulatif per hari D L = Faktor distribusi lajur pada lajur rencana ESA = Equivalent Single Axle Load CESA = Cummulative Single Axle Load ZR = Deviasi normal standar So = Gabungan standarderror untuk perkiraan lalu lintas dan kinerja ΔIP = perbedaan antara indeks permulaan jalan awal (IPo) dan Indeks permukaan jalan akhir design ( IPt), (IPo-IPt) MR = Modulus Resilien IPo = Indeks permukaan jalan awal (initial design serviceability index) IPt = Indeks permukaan jalan akhir ( terminal serviceability index) Ipf = Indeks permukaa jaln hancur ( minimum 1,5) R = Faktor pertumbuhan lalu lintasyang sudah disesuaikan dengan perkembangan lalu lintas i = faktor pertumbuhan lalu lintas (%) ix
UR = Umur rencana a 1,a 2,a 3 = koefisien kekuatan relatif bahan perkerasan ( berdasrkan besaran mekanistik) D 1,D 2,D 3 = Tebal masing=masing lapis perkerasan m 2,m 3 = Koefisien drainase x
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Perbedaan Utama Perkerasan Kaku dan Perkerasan Lentur... 9 Tabel 2.2. Nilai Elastisitas Tipikal... 23 Tabel 2.3. Nilai Poisson Ratio... 23 Tabel 2.4. Analisa Struktur Perkerasan... 26 Tabel 2.5. Satuan English dan SI... 37 Tabel 2.6. Perkiraan Faktor Pertumbuhan Lalu Lintas... 43 Tabel 2.7. Faktor Distribusi Lajur... 44 Tabel 2.8. Karakteristik Modulus Bahan Berpengikat... 46 Tabel 2.9. Karakteristik Maodulus Bahan Berbutir Lepas... 46 Tabel 4.1. Tabel Tebal Perkerasan Tipe A... 56 Tabel 4.2. Tabel Tebal Perkerasan Tipe B... 59 Tabel 4.3. Nilai Regangan Horizontal dan Regangan Vertikal Perkerasan Tipe A. 66 Tabel 4.4. Evaluasi Tebal Perkerasan Tipe A Menggunakan Program Kenpave... 67 Tabel 4.5. Nilai regangan Horizontal dan Regangan Vertikal Perkerasan Tipe B.. 69 Tabel 4.6. Evaluasi Tebal Perkerasan Tipe B Menggunakan Program Kenpave... 70 Tabel 4.7. Tebal Perkerasan Tipe A Menggunakan Program Kenpave... 73 Tabel 4.8. TebalPerkerasan Tipe B Menggunakan Program Kenpave... 74 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1. Sistem Lapis Banyak... 20 Gambar 2.2. Modulus Tipikal... 22 Gambar 2.3. Poisson Ratio... 24 Gambar 2.4. Analisa Struktur Perkerasan... 26 Gambar 2.5. Tampilan Awal Kenpave... 32 Gambar 2.6. Tampilan Layar Layerinp... 35 Gambar 2.7. Tampilan Menu General... 36 Gambar 2.8. Tampilan Menu Zcoord... 37 Gambar 2.9. Tampilan Menu Layer... 38 Gambar 2.10. Tampilan Interface... 39 Gambar 2.11. Tampilan Modulli... 39 Gambar 2.12. Sumbu Standar Ekivalen di Indonesia... 41 Gambar 3.1. Diagram Alir Program Kerja... 49 Gambar 4.1. Susunan Tebal Lapis Perkerasan Tipe A Perencanaan I... 55 Gambar 4.2. Susunan Tebal Lapis Perkerasan Tibe B Perencanaan II... 58 Gambar 4.3. Tampilan Menu layerinp... 61 Gambar 4.4. Tampilan Menu General... 61 xii
Gambar 4.5. Tampilan Menu Zcoord... 62 Gambar 4.6. Tampilan Menu Layer... 62 Gambar 4.7 Tampilan Menu Modulli... 63 Gambar 4.8. Tampilan Menu Load... 63 Gambar 4.9. Tampilan Menu Koordinat X dan Y... 64 Gambar 4.10. Tampilan Output Program Kenpave... 66 xiii
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 1.804.506,146 dengan jumlah repetisi beban... 76 Grafik 4.2. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 19.626.240,7 dengan jumlah repetisi beban... 77 Grafik 4.3. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 235.814.888,6 dengan jumlah repetisi beban... 78 Grafik 4.4. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 1.804.506,146 dengan jumlah repetisi beban... 79 Grafik 4.5. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 19.626.240,7 dengan jumlah repetisi beban... 80 Grafik 4.6. Hubungan CBR tanah dasar dan beban lalu lintas rencana 235.814.888,6 dengan jumlah repetisi beban... 81 xiv